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武汉新芯三片晶圆堆叠技术研发乐成

2018-12-04来源: 亿博娱乐平台行业视察 要害字:武汉新芯  晶圆

武汉新芯传来消息,该公司基于其三维集成技术平台的三片晶圆堆叠技术研发乐成。


武汉新芯的晶圆级集成技术可将三片差异功效的晶圆(如逻辑、存储和传感器等)垂直键合,在差异晶圆金属层之间实现电性互连。与传统的2.5D芯片堆叠相比,晶圆级的三维集成技术能同时增加带宽、降低延时,并带来更高的性能与更低的功耗。


据悉,武汉新芯自2012年开始结构三维集成技术,并于2013年乐成将三维集成技术应用于背照式影像传感器,良率高达99%,随后陆续推出硅通孔(TSV)堆叠技术、混淆键合(Hybrid Bonding)技术和多片晶圆堆叠技术。 


武汉新芯技术副总裁孙鹏体现:“三维集成技术是武汉新芯继NOR Flash、MCU之外的第三大技术平台,已积累了6年的大规模量产经验,能为客户提供工艺先进、设计灵活的晶圆级集成代工方案。”


三维异构集成技术


陪同着集成度和性能提升的迫切要求,集成电路的设计和制造、封装开始从平面向3D立体偏向生长,而且逐步泛起了差异结构芯片的集成。早期是多层多芯片集成,用于在单个衬底上横向集成差异类型亿博娱乐平台器件以及无源元件(包罗滤波器和天线)。运用这种技术,无源元件被嵌入到多个层叠中以到达高Q值和小型化,同时,其中的短距互连能获得比传统印刷电路板技术更高的性能和集成度。


随着频率的上升,在多个集成电路间的互联块和线内的损耗迅速增加。同时多芯片集成通常缺乏几何和互联清晰度,以告竣横向和纵向的紧密度。因此,人们开始研究种种新技术形式,用以克服互联的寄生效应,在这样的配景下,三维异构集成技术应运而生。


三维异构集成通常分为四个基本类别,划分是:单片(monolithic)、小芯片(chiplet)、晶圆键合(wafer-bonding)、和外延转移(epitaxial transfer)。而此次武汉新芯就是在晶圆键合技术上实现了突破。


在晶圆级异构集成(小芯片、晶圆键合和外延转移)方式中,硅与化合物亿博娱乐平台器件是在独立完成了各自工艺后集成的,这对现有的工艺制造历程组成的风险很小,并能在化合物亿博娱乐平台(如磷化铟)与硅(CMOS和BiCMOS)器件间提供紧密纵向集成。


其中,chiplet集成能将种种差异的亿博娱乐平台技术,例如氮化镓HEMT、磷化铟双HBT、以及硅MEMS等相相互临地安放在一个完整的CMOS晶圆上。此种键合技术也打破了化合物亿博娱乐平台技术的芯片尺寸缩小障碍,因为III-V元素化合物chiplet能被放置于任意巨细的CMOS晶圆上。


成熟还需要时间


实际上,这种3D的晶圆堆叠技术已有多年的研发历史,但技术成熟度还比力低,进入量产阶段仍需要一些时间,且相关技术主要被美国、韩国和中国台湾的先进亿博娱乐平台企业所独霸,如三星、SK海力士、英特尔,以及台积电等,中国大陆的相关亿博娱乐平台企业这些年也在急起直追,并一直在缩小与上述先进企业之间的差距,武汉新芯就是其中的代表企业。


谈到武汉新芯,就不能不说长江存储,因为武汉新芯是长江存储的子公司,二者的设计和制造技术,特别是存储器技术密不行分。


今年夏天,在美国举行的Flash Memory Summit峰会上,长江存储推出了Xtacking架构,这实际上也是一种3D的异构堆叠技术,虽然与此次武汉新芯推出的晶圆堆叠技术有所区别,但都同出一门,有着紧密的联系。


据悉,Xtacking架构将外围电路置于存储单元之上,从而实现比传统3D NAND更高的存储密度;其最大的特点是高速I/O,高存储密度,以及更短的产物上市周期。特别是在I/O速度方面,目前,世界上最快的3D NAND I/O速度的目标值是1.4Gbps,而大多数供应商仅能供应1.0 Gbps或更低的速度。利用Xtacking技术有望大幅提升NAND的I/O速度至3.0Gbps,这与DRAM DDR4的I/O速度相当。


长江存储已经把这项技术运用到相应的存储产物中(64层堆叠的),预计明年开始量产。


基于武汉新芯在IC设计方面多年的积累,长江存储的存储器设计和制造水平也在不停地迭代,特别是晶圆级堆叠技术的不停成熟,可以为其前沿存储器芯片的开发和制造添加砝码。


在晶圆级堆叠技术方面,我国大陆企业还处于追赶阶段,而在先进企业当中,三星、SK海力士、台积电等的技术进展最受瞩目,其中以台积电为最。


今年5月,台积电在美国举办的第24届年度技术研讨会上,宣布了晶圆堆叠技术Wafer-on-Wafer(WoW),该技术通过使用形成硅通孔(TSV)连接的10微米孔相互接触。凭据台积电的相助同伴Cadence的说法,堆叠晶圆设计可以放置在中介层上,将一个连接路由到另一个连接,建设一个双晶立方体,甚至可以使用WoW要领垂直堆叠两个以上的晶圆。



此前,台积电已经研发出了Chip on Wafer on Substrate(CoWoS)、Integrated Fan-Out (InFO)都是3D封装技术,这两种技术目前已经应用在多种产物上,比方说英特尔和Xilinx的FPGA芯片应用了CoWoS,苹果的A系列SoC应用了InFO。


据悉,新推出的WoW最大应用场景很可能是在GPU上,其可以在不增加GPU焦点面积或者是使用更小工艺制程下增加晶体管数量,从而提升显卡性能。


不外,目前WoW技术的最大问题是对于工艺要求很是高,die之间要准确无误地对齐,而且要确保任何一片die都是没有问题的,否则组装完成后发现其中一个事情不了,整个封装完成的芯片就报废了,因此良品率比力低,生产成本较高。另有就是现在芯片的单元发烧已经相当之高,接纳堆叠技术的话会让发烧越发集中,对芯片的寿命也难以控制。


因此,在已经很是成熟的16nm工艺上加入WoW比力妥当,但台积电的目标是在7nm和5nm制程上应用。


晶圆堆叠技术属于比力前沿的研究领域,类似于这种的三维集成技术是眼下业界的热门研发课题,但由于技术还不够成熟,因此量产还很少。


此次,武汉新芯实现了技术突破,是一个很喜人的消息,这使得人们对于长江存储明后年的新产物迭代越发期待了。


要害字:武汉新芯  晶圆

编辑:baixue 引用地址:/manufacture/2018/ic-news120427315.html
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